CN104822970A - 张紧器 - Google Patents

Abstract

一种张紧器，其包括：基座；连接至所述基座的轴；与所述轴同轴地接合的偏心调节器；与所述轴可枢转地接合的臂；轴颈安装至所述臂的带轮；接合在所述臂与所述基座之间的扭力弹簧，所述臂包括第一接收部分和与所述第一接收部分轴向相对地设置的第二接收部分，设置在所述臂与所述基座之间的第一阻尼构件，第一阻尼构件与所述基座摩擦地接合，并与所述第一接收部分接合；设置在所述臂与所述偏心调节器之间的第二阻尼构件，所述第二阻尼构件具有与所述第二接收部分接合的构件；和设置在所述第一阻尼构件与所述臂之间的偏心构件，用于向第一阻尼构件和第二阻尼构件施加法向力。

Description

张紧器

技术领域

本发明涉及一种张紧器，更具体地说，涉及一种这样的张紧器，其具有协作地连接在一起以能够相对轴向运动的第一阻尼构件和第二阻尼构件以及设置在所述第一阻尼构件和第二阻尼构件之间的压缩构件，所述压缩构件迫使第一阻尼构件与第二阻尼构件分开。

背景技术

由曲轴同步驱动旋转构件(例如凸轮轴和平衡轴)的两种最常见的方法是正时链条和正时皮带。正时链条需要发动机油来操作。相比而言，大多数正时皮带应用要求在皮带传动中不存在油，因为油的存在可能损坏皮带并阻止实现其预期目的。皮带的最近改进不再要求将皮带与发动机油环境隔离。

但是，皮带在油中操作的这种最近改进带来了需要解决的其他问题。其中一个特别的问题是如何适当地张紧皮带传动以使凸轮轴与曲轴保持同步。如果凸轮轴或其他同步驱动的曲轴部件不再与曲轴同步，那么可能导致发动机灾难性的损坏。

为了通过皮带从旋转的曲轴传递动力，皮带的一侧绕着曲轴被拉紧，该侧通常被本领域技术人员称作皮带张紧侧。相反地，另一侧被称作皮带松弛侧，因为皮带被从曲轴"推"开。重要的是，要提供对皮带的松弛侧的张紧，以防止皮带变得过度松弛并因此导致曲轴与由曲轴带动旋转的部件之间的同步损失。这种同步损失通常被本领域技术人员称作"齿跳"或"棘轮效应"。

消除皮带松弛以防止"齿跳"或"棘轮效应"的问题伴随有由发动机的角振动引起的过度的张紧器臂运动或振动。过度的臂运动不仅会导致"齿跳"或"棘齿效应"的状况，而且也会降低张紧器和皮带的使用寿命。为了最小化臂的振动量，通常使用摩擦阻尼来防止张紧器离开皮带。

但是，油的存在使得摩擦阻尼难以实现。润滑剂在两个摩擦表面上的应用将允许这两个表面之间更容易发生相对运动。

现有技术的代表是美国专利号7,951,030，其公开了一种张紧器，该张紧器包括：基座；与所述基座可枢转地接合的臂；轴颈安装至所述臂的带轮；接合在所述臂与所述基座之间的扭力弹簧，所述基座包括悬臂式片簧；可操作地设置在所述悬臂式片簧和臂之间的第一摩擦盘，所述悬臂式片簧将第一摩擦盘偏压成与所述臂摩擦接触，第一摩擦盘相对于所述基座可旋转地固定；相对于所述基座可旋转地固定的第二摩擦盘；设置在所述第一摩擦盘与第二摩擦盘之间的分离器构件，第一摩擦盘和第二摩擦盘均具有为近似0.12的湿摩擦系数，分离器构件相对于所述臂可旋转地固定。

所需要的是一种这样的张紧器，其具有协作地连接在一起以能够相对轴向运动的第一阻尼构件和第二阻尼构件以及设置在所述第一阻尼构件和第二阻尼构件之间的压缩构件，所述压缩构件迫使第一阻尼构件与第二阻尼构件分开。本发明满足该需要。

发明内容

本发明的主要方面是提供一种张紧器，所述张紧器具有协作地连接在一起以能够相对轴向运动的第一阻尼构件和第二阻尼构件以及设置在所述第一阻尼构件和第二阻尼构件之间的压缩构件，所述压缩构件迫使第一阻尼构件与第二阻尼构件分开。

本发明的其它方面将从本发明下面的描述和附图中指出或变得显而易见。

本发明包括一种张紧器，所述张紧器包括：基座；连接至所述基座的轴；与所述轴同轴地接合的偏心调节器；与所述轴可枢转地接合的臂；轴颈安装至所述臂的带轮；接合在所述臂与所述基座之间的扭力弹簧，所述臂包括第一接收部分和与所述第一接收部分轴向相对地设置的第二接收部分；设置在所述臂与所述基座之间的第一阻尼构件；第一阻尼构件与所述基座摩擦地接合，并与所述第一接收部分接合；设置在所述臂与所述偏心调节器之间的第二阻尼构件，所述第二阻尼构件具有与所述第二接收部分接合的构件；和设置在所述第一阻尼构件与所述臂之间的偏心构件，用于向第一阻尼构件和第二阻尼构件施加法向力。

附图说明

附图结合到说明书中并形成说明书的一部分，其示出了本发明的优选实施方式，并与描述一起用以解释本发明的原理。

图1是张紧器的横截面图。

图2是张紧器的分解图。

图2b是波形弹簧的侧视图。

图3是张紧器的分解图。

图4是替代实施例的横截面图。

图5是图4中的替代实施例的分解图。

图6是弹簧刚度(k)与弹簧高度的关系图。

图7是保持器和调节器的细节。

图8是调节器上的保持器的细节。

图9是装配好的轴和调节器的细节。

图10是图7中保持器的细节。

图11是轴的横截面图。

具体实施方式

图1是张紧器的横截面图。该张紧器100包括带轮7，所述带轮7接合皮带(未示出)，从而提供皮带张紧或载荷。带轮7利用轴承11轴颈安装到臂6上。带轮7与轴承外圈相接合。轴承11包括如图所示的球轴承，但是也可以包括滚针轴承或其他本领域中已知的适合的轴承。

臂6由扭力弹簧3偏压，从而迫使带轮7与皮带接合，带轮7对该皮带施加拉伸载荷。扭力弹簧3可操作地设置在基座1与臂6之间。

臂6绕轴2枢转。当皮带随着时间推移而伸长以及当驱动长度由于热膨胀而变化时，臂6的枢转运动允许张紧器补偿皮带长度上的任何变化。臂6绕轴2周围的低摩擦衬套10枢转。轴2压配合到基座1中，并从基座1法向地延伸。

偏心调节器8也压配合到轴2的与基座1相对的端部上。偏心调节器8用于在安装期间将张紧器旋转成与皮带适当地接合。偏心指的是孔21的中心与带轮7或臂6的旋转中心不同轴。偏心调节器8用来通过补偿所有部件和系统公差而给皮带适当地加载预定张力。一工具(未示出)在工具接收部分82处接合该调节器。偏心调节器8仅在皮带安装期间使用。一旦皮带通过将穿过孔21、81插入的紧固件完全接合到安装表面中而安装，偏心调节器8就被锁定在合适位置。

为了最小化运行期间臂振荡或运动的量，使用了摩擦阻尼。由发动机振动引起的过度的臂运动可能导致皮带"齿跳"或"棘轮效应"。皮带的齿跳或棘轮效应导致皮带的从动轴与主动轴之间失去同步。

波形弹簧5设置在阻尼构件13和臂6之间。波形弹簧5在阻尼构件13上施加一法向力。阻尼构件13摩擦地支承在基座1上，从而阻尼臂6的振荡。阻尼构件13通常形状为环(toroid)，但是也可以为盘形的。扭力弹簧3被压缩在臂6与衬垫12之间。衬垫12与基座1机械地接合，其中柄脚120接合凸片41的每侧。如此接合的衬垫12被约束而不能相对于基座1旋转。

图2是张紧器的分解图。阻尼构件13在臂6与基座1之间形成摩擦阻尼。阻尼盘9也用于在臂6和偏心调节器8之间形成摩擦阻尼。摩擦表面92接合偏心调节器8。阻尼构件13和阻尼盘9设置在臂6的两轴向相对端部上。

阻尼构件13和阻尼盘9均与臂6一起旋转地移动，而基座1和偏心调节器8固定到安装表面上，例如固定到发动机上(未示出)。带轮表面71可以是平的、多肋的或带齿的，以容置合适的皮带。

弹簧3的一端部接合凸片41，其中，凸片41用作基座1上的反作用点。弹簧3的另一个端部32接合臂6。

臂6的旋转通过止挡63接触到凸片41而受到限制。

图2b是波形弹簧的侧视图。该波形弹簧包括多匝线圈51。每匝线圈包括起伏部，其中，每匝线圈在间隔开大约120°的有限个位置处接触相邻线圈。该描述并非意图对弹簧的线圈设计进行限制。根据设计要求，每个弹簧每匝线圈可以具有更多或更少的起伏部。其也可以包括一匝或多匝线圈。在替代实施例中，波形弹簧仅包括单匝线圈，该单匝线圈的端部联接在一起。

图3是张紧器的分解图。扭矩从臂6通过键槽61传递给凸片130，从而使阻尼构件13与臂6锁定一致地移动。键槽61设置在臂6的轴向端部上。基座1包括沿大体上轴向方向延伸的凸片41(显示了三个凸片)。

扭矩从臂6通过键槽62传递。键槽62设置在臂6的与键槽61相对的轴向端部上。阻尼盘9包括沿轴向方向延伸的凸片91。凸片91接合键槽62。臂6的旋转通过键槽62与凸片91的相互作用引起阻尼盘9的锁定旋转。

阻尼构件13和阻尼盘9通过压缩波形弹簧5而被法向加载，从而形成法向力摩擦。这种配置补偿了磨损和装配公差。波形弹簧5在阻尼构件13和臂6之间被捕获在接收部分63中。弹簧5绕臂6旋转，确保相对运动仅出现在阻尼构件13与基座1之间以及仅出现在阻尼盘9与偏心调节器8之间。

弹簧5显示为波形弹簧，由于其弹簧刚度特性和表面接触面积，所以优选这种波形弹簧。图2b是波形弹簧的侧视图。在该实施例中，弹簧5包括多匝线圈或涡卷，每匝线圈或涡卷均具有波形轮廓。这允许相对于张紧器组件公差适当地控制轴向(或法向)力。该波形弹簧的力与扭力弹簧3的压缩组合以及进一步连同配合零部件的摩擦系数决定了张紧器组件的阻尼程度。在替代实施例中，弹簧5可以包括单线圈波形弹簧。

各个配合零部件的摩擦系数如下：

阻尼构件13和阻尼盘9可以包括用于张紧器阻尼应用中的任何已知的摩擦材料，包括耐油金属和聚合物。替代实施例可以利用处于压缩下的扭力弹簧3而不使用波形弹簧产生足够的轴向力。图6是弹簧刚度(k)与弹簧高度的关系图。对每种弹簧类型即弹簧垫圈、波形弹簧和压缩或扭力弹簧均指示了完全压缩。

图4是替代实施例的横截面图。图5是在图4中的替代实施例的分解图。图4和5描述了一替代实施例，其中，一弹簧对两个阻尼盘18、19进行加载，这两个阻尼盘18、19固定成一起旋转，从而避免了将阻尼盘安装到要被阻尼的臂20上的需要。阻尼盘18与一静止部件即基座11摩擦接触，阻尼盘19与移动构件即臂20摩擦接触，以阻尼臂20的运动。

偏心调节器15是用于在安装期间使张紧器移动成与皮带适当接合的偏心装置。偏心指的是孔150的中心与带轮14或臂12的旋转中心不同轴。偏心调节器15用来对该皮带加载一预定张力。偏心调节器15仅在皮带安装期间使用，一旦皮带通过穿过孔150的紧固件(未示出)与安装表面完全接合而安装，偏心调节器15就被锁定在合适位置。紧固件可以包括螺栓或任何其他本领域中已知的适合的紧固件。

带轮14接合皮带以提供皮带张紧或载荷。带轮14绕轴承141轴颈安装至臂20。带轮14与轴承外圈相接合。轴承141包括如图所示的球轴承，但是也可以包括滚针轴承或其他本领域中已知的适合的轴承。

臂20由扭力弹簧13偏压，从而迫使带轮14与皮带(未示出)接合。当皮带随着时间推移而伸长以及当驱动长度由于热膨胀而变化时或当发动机载荷变化并因而皮带载荷变化时，臂20的枢转运动允许张紧器补偿皮带长度上的任何变化。臂20绕轴12上的低摩擦衬套10枢转。轴12被固定到基座1上。

臂20的运动通过与阻尼盘19的摩擦接触而被阻尼。阻尼盘19通过O形环17压入到臂20中。O形环17包括弹性体材料，并作为可压缩弹性构件用来向阻尼盘19和阻尼盘18施加法向力。O形环17可以替换为波形弹簧、压缩弹簧、贝氏弹簧或其他本领域中已知的具有弹簧特性的可压缩弹性构件。阻尼盘18通过O形环17压入到基座11中。基座11固定到一安装表面上，例如固定到发动机上(未示出)。摩擦表面193接合臂20。摩擦表面183接合基座11。阻尼通过由阻尼盘18与基座11之间以及阻尼盘19与臂20之间的接触摩擦力形成的反扭矩引起。

阻尼盘18上的每个凸片181配合在阻尼盘19上的两个协作突耳191之间。这种配置将阻尼盘18与阻尼盘19固定在一起，所以这两个部件之间没有相对旋转，但允许这两个部件之间沿着轴向方向运动。该沿着轴向方向的运动允许O形环17对这两个阻尼盘18、19施加预载荷力以及补偿制造公差和磨损。每个凸片181上的唇部182接合阻尼盘19上的协作边沿192，以通过将阻尼盘18、19锁定在一起而限制阻尼盘18、19的相对轴向运动。

阻尼盘18和阻尼盘19的组件"浮动"在臂20与基座11之间。阻尼盘18和阻尼盘19两者都没有被可旋转地固定到基座11或臂20上。

保持器21将该组件轴向保持在一起。保持器21被固定到偏心调节器15上，并接合轴12以轴向保持该组件。

图7是保持器和调节器的细节。当张紧器没有被安装到发动机上时，保持器21将组件保持在一起。保持器21通过柱151与孔211、叉齿212的接合而附接至调节器15。两个柱151防止保持器21旋转，叉齿212将保持器21保持在柱151上。图10是图7中保持器的细节。

图8是调节器上的保持器的细节。保持器21和调节器15的子组件被插入到轴12中。凸片213在组装期间弹性向内弯曲，以允许保持器21穿过轴12的孔。接收部分152提供一空间，凸片213被弯曲到该空间中。轴12上的周向槽121允许凸片213向外弹性扩张，以锁定地接合轴12。图9是装配好的轴和调节器的细节。调节器15与轴12之间的相对轴向运动受到凹槽121的壁与径向扩张的凸片213之间的相互作用的限制。图11是轴的横截面图。

虽然本文已经描述了本发明的形式，但是，对本领域技术人员来说显而易见的是，在没有脱离本文所描述的本发明的精神和范围的情况下，可以对部件和方法的构造和关系进行改变。

Claims (11)

1.一种张紧器，其包括：

基座(1)；

连接至所述基座的轴(2)；

与所述轴同轴地接合的偏心调节器(8)；

与所述轴可枢转地接合的臂(6)；

轴颈安装至所述臂的带轮(7)；

接合在所述臂与所述基座之间的扭力弹簧(3)；

所述臂包括第一接收部分(61)和与所述第一接收部分轴向相对地设置的第二接收部分(62)；

设置在所述臂与所述基座之间的第一阻尼构件(13)，所述第一阻尼构件与所述基座摩擦地接合，并与所述第一接收部分(61)接合；

设置在所述臂与所述偏心调节器之间的第二阻尼构件(9)，所述第二阻尼构件具有与所述第二接收部分接合的构件(91)；和

设置在所述第一阻尼构件与所述臂之间的偏心构件(5)，用于向所述第一阻尼构件和第二阻尼构件施加法向力。

2.如权利要求1所述的张紧器，其中，所述偏压构件包括波形弹簧。

3.如权利要求1所述的张紧器，其中，所述第一阻尼构件为环。

4.如权利要求1所述的张紧器，其中，所述第二阻尼构件包括盘。

5.如权利要求1所述的张紧器，其中，所述第一阻尼构件和第二阻尼构件设置在所述臂的两轴向相对端部上。

6.一种张紧器，其包括：

基座；

连接至所述基座的轴；

与所述轴接合的偏心调节器；

与所述轴可枢转地接合的臂；

轴颈安装至所述臂的带轮；

接合在所述臂与所述基座之间的扭力弹簧；

第一阻尼构件和第二阻尼构件，所述第一阻尼构件和所述第二阻尼构件彼此协作地连接，以便允许它们之间相对轴向运动；

设置在所述第一阻尼构件和所述第二阻尼构件之间的压缩构件，所述压缩构件迫使所述第一阻尼构件与所述第二阻尼构件分开；和

所述第一阻尼构件和第二阻尼构件设置在所述基座与所述臂之间。

7.如权利要求6所述的张紧器，其中，所述压缩构件包括O形环。

8.如权利要求6所述的张紧器，其中，所述第一阻尼构件和第二阻尼构件没有被可旋转地固定到所述基座或所述臂上。

9.如权利要求6所述的张紧器，还包括：

附接至所述偏心调节器的保持器；并且

所述保持器锁定地接合所述轴上的凹槽。

10.如权利要求9所述的张紧器，其中，所述保持器包括弹性凸片。

11.如权利要求10所述的张紧器，其中，所述偏心调节器包括用于接收所述弹性凸片的接收部分。